JPH07315814A - 第4リン酸カルシウムの大量湿式製造方法 - Google Patents
第4リン酸カルシウムの大量湿式製造方法Info
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- JPH07315814A JPH07315814A JP6109398A JP10939894A JPH07315814A JP H07315814 A JPH07315814 A JP H07315814A JP 6109398 A JP6109398 A JP 6109398A JP 10939894 A JP10939894 A JP 10939894A JP H07315814 A JPH07315814 A JP H07315814A
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Abstract
ム供給原料及びリン供給原料のCa/Pモル比が、2.
00を超え、かつ2.10未満となるように湿式合成し
て原料スラリーを得、該原料スラリーを脱水・乾燥した
後、400〜1200℃で仮焼し、更に1300〜15
00℃にて本焼成する第4リン酸カルシウムの大量湿式
製造方法。 【効果】前記製造方法では、特に生体用リン酸カルシウ
ムの原料として有用な第4リン酸カルシウムが、従来の
乾式法やメカノケミカル粉砕法に比して、高純度、且つ
大量に生産できる。
Description
生体用セメント等の成分として利用可能な第4リン酸カ
ルシウムの大量湿式製造方法に関する。
だけで実用的な時間内に硬化する生体用リン酸カルシウ
ムセメントが開発されている(例えば、FC PEPORT,vol.
6(1988),p.475〜480,「バイオセラミックスとしての水
硬性アパタイト」)。このようなリン酸カルシウムセメ
ントの主硬化成分は、α型第3リン酸カルシウムや第4
リン酸カルシウムである。これらのうち第4リン酸カル
シウムの製造方法としては、乾式法(例えば、石膏と石
灰、No.202,p151〜155,(1986)「リン酸四カルシウムの
合成」)及びメカノケミカル粉砕法(例えば、第9回無
機リン化学討論会講演予稿集、p19〜20(1992)「リン酸
四カルシウムの合成」)による合成法が提案されてい
る。
る第4リン酸カルシウムは粉砕性が良好過ぎるため、得
られる粉体が比較的狭い範囲の粒度分布を有するものし
か得られず、水で練和した際のペーストの流動性が悪
く、その結果この第4リン酸カルシウムを用いたセメン
トは高強度が得られないという問題がある。一方前記メ
カノケミカル粉砕法の場合には、1500℃を超える高
温焼成を行なう必要があるため、大量合成には不向きで
あるのが実状である。
用リン酸カルシウムセメント等の構成成分として適度な
粉砕性を有し、その結果として得られる生体用セメント
等を高強度にすることが可能な第4リン酸カルシウムの
大量湿式製造方法を提供することにある。
4リン酸カルシウムの大量湿式製造方法を提供すること
にある。
0℃以下の水溶液中において、カルシウム供給原料及び
リン供給原料のCa/Pモル比が、2.00を越え、か
つ2.10未満となるように湿式合成して原料スラリー
を得、該原料スラリーを脱水・乾燥した後、400〜1
200℃で仮焼し、更に1300〜1500℃にて本焼
成することを特徴とする第4リン酸カルシウムの大量湿
式製造方法が提供される。
の製造方法では、まず特定温度以下の水溶液中におい
て、カルシウム供給原料及びリン供給原料のCa/Pモ
ル比が、特定範囲となるように湿式合成して原料スラリ
ーを調製する。
としては、第4リン酸カルシウムを構成することが可能
であるものであれば特に限定されるものではなく、カル
シウム供給原料としては、例えばCaCl2、Ca(N
O3)2、Ca(OH)2等を挙げることができ、リン供
給原料としては、H3PO3、KH2PO4、(NH4)2H
PO4、NH4H2PO4等を挙げることができる。
を湿式合成する際の混合割合の下限は、後述する脱水・
乾燥時における水溶液中の未反応カルシウム成分の排出
を防止し、不純物の少ない第4リン酸カルシウムを合成
するために、前記カルシウム供給原料及びリン供給原料
のCa/Pモル比を、ヒドロキシアパタイトの理論Ca
/Pモル比1.67より高くする必要があり、具体的に
は2.00であり、好ましくは再現性よくより不純物の
少ない第4リン酸カルシウムを合成するために2.02
である。また上限は、本焼成後に遊離石灰が混入するの
を防止するために2.10であり、好ましくは再現性よ
くより不純物の少ない第4リン酸カルシウムを合成する
ために2.08である。
を湿式合成して原料スラリーを調製するには、例えば前
記カルシウム供給原料を含む水溶液に、前記リン供給原
料を含む水溶液を徐々に撹拌下滴下する方法等により得
ることができる。この際得られる原料スラリー中には、
リン酸カルシウム中で最も安定なヒドロキシアパタイト
も生成され、水溶液中においてその結晶性を増加させて
しまうため、該ヒドロキシアパタイトが、後述する本焼
成後に不純物として残留することがある。これを防止す
るには、反応熱を抑えて反応を促進させることが有効で
あり、また常に同条件で合成させるために、反応系の温
度を制御して一定温度条件下で合成する必要がある。従
って原料スラリーを合成する水溶液の水温は30℃以
下、好ましくは20℃以下、特に好ましくは10℃以下
とする。また下限温度は、前記各水溶液が凍結しない温
度であれば十分である。
ラリーを脱水・乾燥する。該原料スラリーの合成量が少
量(例えば15リットル以下)の場合には、そのままス
ラリー全量を通常の乾燥機にて乾燥させることもできる
が、本発明の製造方法のように、合成量が大量(例えば
50リットル以上)の場合には、乾燥させる前に、例え
ば遠心分離機を用いる、上澄液を捨てる、スプレードラ
イヤーを用いて噴霧乾燥する等の方法により脱水させる
必要がある。また第4リン酸カルシウムを湿式法により
合成する際の理論Ca/Pモル比は、その構造式(Ca
4(PO4)2・O)から明らかなとおり2.00である。しか
しながら実際に第4リン酸カルシウムを湿式合成により
調製する場合、目的の第4リン酸カルシウムの他、より
安定でCa/Pモル比の低いヒドロキシアパタイトと、
未反応のカルシウム成分との混合物も得られる。本発明
の製造方法のように、合成量を大量にするため脱水工程
を必須要件とする場合には、廃液中に残留しているカル
シウム成分の分量だけ組成がずれ、焼成した際、第4リ
ン酸カルシウムとヒドロキシアパタイトとの混合物が生
成する。従って本発明の製造方法では、Ca/Pモル比
を前述した数値範囲として、理論値の2.00を超える
量に設定し、脱水時に失われるカルシウム成分を補い、
焼成時において準安定のヒドロキシアパタイトと反応さ
せて、第4リン酸カルシウムの大量合成を可能にしたの
である。前記脱水としては、特に遠心分離機により強制
的に脱水させた後、通常の乾燥機にて乾燥させるのが効
率的であり、このような遠心分離機による遠心力で密度
を高められた合成物は、乾燥によって適度に擬集し、後
述する本焼成後の焼成物の密度を高めるので、高強度セ
メント用の原料として有用である。またこのような高密
度の焼成物を粉砕すると、一般的に、広範囲の粒度分布
を有する粉体が得られる。これはセメントにした場合の
セメントペーストの流動性を高めるため、混和時の粉/
液比を大きくすることができ、その結果セメントの強度
を高めることができる。
後、特定温度で仮焼成及び本焼成を行なうことにより、
所望の第4リン酸カルシウムを得ることができる。
ルシウム供給原料が、次の本焼成後に遊離石灰として残
留することを防止するための必須工程であって、このよ
うな遊離石灰の残留を防止するために、仮焼温度の下限
は400℃、好ましくはより不純物の少ない第4リン酸
カルシウムを得るために700℃、また上限は、遊離石
灰の残留を防止するために1200℃、好ましくは不純
物の少ない第4リン酸カルシウムを得るために1000
℃の温度範囲で行なう必要がある。更に前記本焼成は、
好ましくは仮焼して得られた仮焼物を、擂潰機等で粉砕
して均一な粉体とした後行なうのが望ましく、その焼成
温度の下限は、不純物の少ない第4リン酸カルシウムを
得るために1300℃、好ましくはより不純物の少ない
第4リン酸カルシウムを得るために1350℃、更にま
た上限は、電気炉等の電気炉の耐久性、且つ低コストで
大量生産することを考慮して1500℃の温度範囲で行
なう必要がある。前記仮焼は最高温度での保持時間が1
〜5時間及び本焼成の最高温度での保持時間は、3〜1
0時間の範囲とするのが好ましい。
ルシウムを、リン酸カルシウム原料として使用する場合
には、例えば前記本焼成後、第4リン酸カルシウムを粉
砕し、粉体として使用するのが好ましい。粉体の平均粒
径は3〜10μm程度が好ましいが、セメントを水で練
和した際のペーストの流動性を高め、セメントの強度を
高くするために、比較的広範囲な粒度分布を有する粉体
を使用するのが好ましい。このような粉体を得るには、
例えば擂潰機を用いた30分〜3時間程度の乾燥粉砕等
により得ることができる。
法では、カルシウム供給原料及びリン供給原料を、特定
条件下、湿式合成によりスラリー化し、乾燥後、特定温
度で仮焼及び本焼成を行なうので、得られる第4リン酸
カルシウムは、従来の乾式法やメカノケミカル粉砕法に
よって製造した第4リン酸カルシウムに比して、特に生
体用リン酸カルシウムの原料としてより優れた特性を有
する。
方法では、カルシウム供給原料及びリン供給原料のCa
/Pモル比を特定範囲とすることにより、湿式合成後の
スラリー中に含まれる不要な水分を大量に脱水でき、純
度の高い第4リン酸カルシウムの大量生産が可能であ
る。
詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。
に、それぞれ40リットルの水を投入し、表1に示すカ
ルシウム供給原料をそれぞれのステンレス槽に40モル
ずつ投入して十分撹拌した。次いで表1に示すリン供給
原料をそれぞれ別個に、前記カルシウム供給原料と反応
させた際Ca/Pモル比が2.05となる量だけ、水5
リットルに溶解した後、得られた水溶液をそれぞれ対応
する前記ステンレス槽に撹拌しながら徐々に2時間かけ
て滴下反応させた。反応中、それぞれのステンレス槽の
容量全体を、商品名「TRL107A型スパイラルハン
ディクーラー」(トーマス科学社製)と、商品名「TC
−107E型温度調節器」(トーマス科学社製)とを併
用して10℃に維持した。反応終了後1日放置し、商品
名「H600S型連続高速遠心器」(国産遠心器社製)
を使用して脱水した後、乾燥機で、110℃、24時間
乾燥した。次に得られた乾燥物を900℃にて3時間仮
焼した。得られた仮焼物を擂潰機((株)石川工場製、
商品名「撹拌擂潰機たて型20号」)で1kgずつに小
分けして各30分間ずつ粉砕した後、最後に混合するこ
とにより均一な粉体とし、1400℃にて3時間本焼成
を行なった。最後に得られた焼成物を前記と同様な擂潰
機を用いて、1kgずつに小分けして各3時間ずつ粉砕
し、平均粒径5〜8μmの粉体を約3.7kgずつ得
た。得られた粉体を商品名「RINT2000型X線回
折装置」(理学電機社製)により同定したところ、いず
も第4リン酸カルシウムの単相であることが確認され
た。
と、第2リン酸カルシウム(和光純薬株式会社製、特
級)とをモル比で1:1に混合し、リン酸カルシウムセ
メントを調製した。得られたセメントと水とを重量比1
00:35で練和し、セメントペーストとし、直径7m
m、高さ14mmの型枠に流し込んだ。この際セメント
ペーストの流動性は良好であり、操作性に優れていた。
流し込んだセメントペーストを、37℃、湿度100%
にて硬化させた。硬化後、生理食塩水に7日間浸漬し、
取り出した硬化体を濡れたまま圧縮強度測定したとこ
ろ、47.7±4.9MPaであった。測定はインスト
ロン社製の万能試験機「1125型」を用いた。
株式会社製、特級)344gを、550℃にて3時間焼
成してピロリン酸カルシウム254gを得た。次いで得
られたピロリン酸カルシウムと、炭酸カルシウム(関東
化学株式会社製、特級)とをCa/Pモル比が2.00
になるように混合した。その後1400℃にて3時間の
焼成を2度繰り返し、単一相の第4リン酸カルシウムを
乾式法にて得た。これを実施例1〜4と同様な擂潰機で
30分間粉砕したところ、すでに平均粒径は4.5μm
であり、粒度分布の広がりは、実施例1〜4のいずれと
比較しても明らかに狭かった。
リン酸カルシウムとをモル比で1:1に混合し、試験例
1に準じて硬化体を作製し、圧縮強度を測定した。この
際セメントペーストの流動性が試験例1に比して悪かっ
たため、セメントと水との重量比は、100:40にせ
ざるをえなかった。その結果圧縮強度は36.3±7.
1MPaと試験例1に比して明らかに低い値であった。
に示すとおり代えた以外は、実施例3と同様に焼成物を
得、X線回折装置により同定を行った。その結果を表2
に示す。
とおりに代えた以外は、実施例3と同様に焼成物を得、
X線回折装置により同定を行った。その結果を表3に示
す。なお、温度制御は実施例3と同様のハンディクーラ
ー及び温度調節器を用いた。
反応熱により反応中のスラリーの温度を40℃とした以
外は、実施例3と同様に焼成物を得、X線回折装置によ
り同定を行った。その結果を表3に示す。
供給原料のCa/Pモル比を表4に示すとおりに代えた
以外は、実施例3と同様に焼成物を得、X線回折装置に
より同定を行った。その結果を表4に示す。
Claims (1)
- 【請求項1】 水温30℃以下の水溶液中において、カ
ルシウム供給原料及びリン供給原料のCa/Pモル比
が、2.00を超え、かつ2.10未満となるように湿
式合成して原料スラリーを得、該原料スラリーを脱水・
乾燥した後、400〜1200℃で仮焼し、更に130
0〜1500℃にて本焼成することを特徴とする第4リ
ン酸カルシウムの大量湿式製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10939894A JP3371539B2 (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 第4リン酸カルシウムの大量湿式製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10939894A JP3371539B2 (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 第4リン酸カルシウムの大量湿式製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07315814A true JPH07315814A (ja) | 1995-12-05 |
| JP3371539B2 JP3371539B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=14509242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10939894A Expired - Fee Related JP3371539B2 (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 第4リン酸カルシウムの大量湿式製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3371539B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000058210A1 (fr) * | 1999-03-26 | 2000-10-05 | Nara Machinery Co., Ltd. | Procede de production de poudre de phosphate de calcium |
-
1994
- 1994-05-24 JP JP10939894A patent/JP3371539B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000058210A1 (fr) * | 1999-03-26 | 2000-10-05 | Nara Machinery Co., Ltd. | Procede de production de poudre de phosphate de calcium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3371539B2 (ja) | 2003-01-27 |
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